[发明专利]片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片

说明书

本发明公开了片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，属于通信技术领域。包括具有温度补偿功能的功率放大器和用于检测所述功率放大器的输出功率的功率检测器，通过在功率放大器的输出端口RF_out并联一个电阻，通过该电阻把射频信号传输至工作在亚阈值区晶体管的输入端，经过该晶体管产生DC以及高次谐波分量，最后经过RC低通滤波后，输出检波电压Vout，即可检测到功率放大器的幅值变化。本发明电路结构简单、面积小、成本低、性能优良，能够实现宽动态范围、低温度敏感度，为硅基小型化片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片提供了一个解决方案。

技术领域

本发明涉及CMOS功率放大器芯片，具体涉及片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片。

背景技术

随着通信技术的不断发展，无线通信技术也越来越成熟，射频功率放大器是各种无线通信系统中不可或缺的关键器件，它主要用于将收发信机输出的已调制射频信号进行功率放大，以得到满足无线通信需求的射频信号。在实际应用过程中，通常需要对射频功率放大器输出的射频信号进行功率检测，从而为无线通信系统的精确控制提供依据。因此，亟需一种小型化片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片。

现有技术中，公开号为CN104852695A，公开日为2015年08月19日，名称为“一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路”的中国发明专利，公开了一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，包括信号采集电路、信号放大电路和信号整形电路，其中：信号采集电路用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；信号放大电路用于对信号采集电路采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；信号整形电路用于对放大后信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。

上述发明专利采用电容耦合的方式对功率放大器的信号进行采集，可以得到正比于功率放大器输出功率的电压信号。然而，采用该功率检测电路得到的检波器输出电压在高低温（-55℃~+85℃）状态下波动较大，无法为无线通信系统的精确控制提供依据。

发明内容

本发明旨在提供一种片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，在具有温补功能的功率放大器的输出端口并联一个电阻，通过该电阻把射频信号传输至与功率放大器连接的功率检测器，使放大器增益、放大器输出功率和检波器输出电压在高低温（-55℃~+85℃）状态下波动很小。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

片上集成检波功能的CMOS功率放大器芯片，其特征在于，包括具有温度补偿功能的功率放大器和用于检测所述功率放大器输出功率的功率检测器；所述功率放大器包括第一级放大、第二级放大和第三级放大，其中，第一级放大和第二级放大均为共源极放大器，第三级放大为采用变压器巴伦功率合成的差分放大器；所述功率检测器包括检波管第五NMOS管和由第九电阻R9和第七电容C7构成的RC低通滤波器，以及第六电容C6、第七电阻R7、PMOS管P1、第八电阻R8和偏置电路四；所述偏置电路四用于为第五NMOS管M5提供和温度成负斜率的偏压，使第五NMOS管M5工作在亚阈值区域；功率放大器的第三级放大输出端口RF_out并联有一个电阻，功率放大器输出的射频信号通过该电阻传输至功率检测器，并经过所述检波管产生DC以及高次谐波分量，最后经过RC低通滤波器后，输出检波电压Vout。

进一步的，功率检测器的输入端通过第五电阻R5连接功率放大器的输出端RF_out，第五电阻R5的第二端连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端连接第六电阻R6的第一端及第五NMOS管M5的栅极，第六电阻R6的第二端接至偏置电路四，第五NMOS管M5的源极接地，第五NMOS管M5的漏极连接第七电阻R7的第一端及第九电阻R9的第一端，第七电阻R7的第二端连接第一PMOS管P1的漏极，第一PMOS管P1的栅极连接第八电阻R8的第一端，第一PMOS管P1的源极连接电源电压Vdd，第八电阻R8的第二端连接控制电压VG_tr；第九电阻R9的第二端为检测电压输出端口，同时连接第七电容C7的第一端，第七电容C7的第二端接地。